圖9中的TDR和Sdd21曲線證實了非固體參考面對訊號完整性的負面影響，跨越分離面會產生更大的電感阻抗不連續性，進而導致更高的插入損耗。因此，確保固體參考面覆蓋整個走線長度路徑十分重要。

公式中：L = 銅走線的寄生電感(nH)； d = 銅走線和參考底面之間的距離(cm)； w = 銅走線寬度(cm)； t = 銅走線厚度(cm)； x = 銅走線長度(cm)。

圖9 Keysight EMPro中差分走線跨越分離面的模型。

5.最大限度減少訊號串擾 串擾會引起受擾訊號出現噪聲感應，從而導致接收集成電路的誤碼增加。因此，帶狀在線使用非交叉布線，因為FEXT相比NEXT更低；而在微帶在線使用交叉布線，因為與FEXT相比NEXT更低。除此之外，差分對間間隔應至少是走線寬度的三倍。

6.差分對內偏移 印刷電路板走線中的差分對內偏移會帶來更高的插入損耗，從而增加物理層鏈路的誤碼率。由于反相和非反相訊號的相位并不是正好相差180度，所以差分模式中的眼圖高度會變小。圖11中的Sdd21曲線顯示了差分對內偏移對訊號完整性的影響，偏移越大，插入損耗越高。因此，每個物理層鏈路的差分對內偏移都應限制在5mil以內，以減少傳輸損耗，可以使用蛇形布線技術來最大限度減少偏移。

圖10 使用Keysight EMPro模擬、帶固體參考面并跨越分離面的500mil長印刷電路板走線的TDR和Sdd21。

圖11 使用Keysight ADS模擬、具有不同差分對內偏移的8英吋長印刷電路板走線的Sdd21。

7.光纖編織 印刷電路板介電基片由編織玻璃纖維與環氧樹脂結合組成。圖12是使用顯微鏡看到的、采用纖維編織樣式106和7628制成的印刷電路板基片的俯視圖，淺棕色粗線是玻璃纖維編織部分；黑色的方塊是環氧樹脂。編號更高的玻璃纖維樣式，如7628，可以實現更密集的玻璃纖維編織。

圖12 印刷電路板的介電基片是利用玻璃纖維樣式106和7628編織的纖維織物。

玻璃纖維與環氧樹脂的介電屬性截然不同。例如，NE玻璃纖維的介電常數(Dk)和損耗正切(Df)分別為4.4和0.0006；E玻璃纖維的Dk和Df分別為6.6和0.0012，而環氧樹脂的Dk為3.2，遠遠低于玻璃纖維的對應值。當使用較為稀疏的纖維編織做基片時，印刷電路板走線能夠更頻繁地穿過樹脂和玻璃纖維的不同區域，結果就是，訊號沿著走線從發送端傳輸到接收端，其速度或傳播延遲經常會發生變化。它們之間的關系可以透過公式9來說明。

公式中：V = 訊號在印刷電路板上的速度(英吋/ns)； C = 光速(約12英吋/ns)； Dk = 介電常數。

這種情況為50Gbps訊號傳輸帶來了巨大挑戰。例如，在最壞情況下，非反相訊號走線可能穿過玻璃纖維但沒有穿過環氧樹脂，而反相訊號的走線可能穿過很多樹脂區域。結果，由于反相訊號遇到不斷變化的傳播延遲，非反相訊號與反相訊號之間的相位差在接收端一般會遠遠小于180o。上升端和下降端之間的大偏移或錯位，導致眼圖寬度和高度減少，而且，接收端會出現高誤碼率。因此，解決辦法就是采用更密集的纖維編織。

布局后的通道仿真

一旦按照上述關鍵實踐完成了印刷電路板布局設計，布局檔將導入Keysight EMPro進行3DEM模擬。選擇圖13中突出顯示的8英吋長差分走線進行s參數抽取，將其導入Keysight ADS進行布局后PAM4通道仿真。圖14中的插入損耗曲線顯示提取的差分走線符合規定的閾值，即在14GHz時低于10dB；在28GHz時低于20dB。

圖13 選擇差分走線用于3DEM模擬。

圖14 印刷電路板上所選PAM4差分走線的插入損耗曲線。

圖15顯示使用Keysight ADS生成的通道分析拓撲，兩個25GBaud/s的PAM2訊號注入壓控電壓源以生成PAM4訊號。PAM4波形的傳播路徑為：發射端封裝、8英吋PCB走線(即圖13中顯示的傳輸線)、接收端封裝，最后是接收端。在發射端，訊號幅度和上升/下降時間分別為1.2Vpp和16ps。

圖15 使用Keysight ADS在25GBaud/s下進行布局后PAM4通道仿真。

PAM4訊號的最小眼寬和眼高分別為1/4單位間隔(即25GBaud/s數據速率下為10ps)和50mV。如圖16所示，PAM4眼圖有4個數字幅度電平，因此有3個眼圖。在啟用決策回饋均衡(DFE)前，接收端訊號的眼高和眼寬分別為60mV和14ps，一旦啟用接收端的6接頭DFE，眼圖幾乎變大一倍(即140mV眼高和23ps眼寬)，結果符合指南中的技術指針。均衡方案的選擇和接頭的調節很大程度上取決于通道的插入損耗或頻率響應。本文進行了多次嘗試來獲得更好的開眼結果。

圖16 從圖15中的通道仿真結果得到的接收端眼圖。

結論

實施50Gbps PAM4物理層鏈路時必須嚴格要求，確保在高速收發器之間實現穩定的通訊。